什么是堆疊交換機

堆疊技術擴展

堆疊技術是目前在以太網交換機上擴展端口使用較多的另一類技術，是一種非標準化技術。各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓撲結構。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術的最大的優點就是提供簡化的本地管理，將一組交換機作為一個對象來管理。

菊花鏈式堆疊

菊花鏈式堆疊是一種基于級連結構的堆疊技術，對交換機硬件上沒有特殊的要求，通過相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實現構建一個多交換機的層疊結構，通過環路，可以在一定程度上實現冗余。但是，就交換效率來說，同級連模式處于同一層次。菊花鏈式堆疊通常有使用一個高速端口和兩個高速端口的模式，兩者的結構見圖二所示。使用一個高速端口（GE）的模式下，在同一個端口收發分別上行和下行，最終形成一個環形結構，任何兩臺成員交換機之間的數據交換都需繞環一周，經過所有交換機的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數較多時，堆疊端口會成為嚴重的系統瓶頸。使用兩個高速端口實施菊花鏈式堆疊，由于占用更多的高速端口，可以選擇實現環形的冗余。菊花鏈式堆疊模式與級連模式相比，不存在拓撲管理，一般不能進行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節點機構，可以使用在網絡的邊緣。

菊花鏈式結構由于需要排除環路所帶來的廣播風暴，在正常情況下，任何時刻，環路中的某一從交換機到達主交換機只能通過一個高速端口進行（即一個高速端口不能分擔本交換機的上行數據壓力），需要通過所有上游交換機來進行交換（見圖三）。

菊花鏈式堆疊是一類簡化的堆疊技術，主要是一種提供集中管理的擴展端口技術，對于多交換機之間的轉發效率并沒有提升（單端口方式下效率將遠低于級連模式），需要硬件提供更多的高速端口，同時軟件實現UP LINK的冗余。菊花鏈式堆疊的層數一般不應超過四層，要求所有的堆疊組成員擺放的位置足夠近（一般在同一個機架之上）。

星型堆疊技術是一種高級堆疊技術，對交換機而言，需要提供一個獨立的或者集成的高速交換中心（堆疊中心），所有的堆疊主機通過專用的（也可以是通用的高速端口）高速堆疊端口上行到統一的堆疊中心，堆疊中心一般是一個基于專用ASIC的硬件交換單元，根據其交換容量，帶寬一般在10－32G之間，其ASIC交換容量限制了堆疊的層數（見圖四）。

星型堆疊

星型堆疊技術使所有的堆疊組成員交換機到達堆疊中心Matrix的級數縮小到一級，任何兩個端節點之間的轉發需要且只需要經過三次交換，轉發效率與一級級連模式的邊緣節點通信結構相同，因此，與菊花鏈式結構相比，它可以顯著地提高堆疊成員之間數據的轉發速率，同時，提供統一的管理模式，一組交換機在網絡管理中，可以作為單一的節點出現。

星型堆疊模式適用于要求高效率高密度端口的單節點LAN，星型堆疊模式克服了菊花鏈式堆疊模式多層次轉發時的高時延影響，但需要提供高帶寬Matrix，成本較高，而且Matrix接口一般不具有通用性，無論是堆疊中心還是成員交換機的堆疊端口都不能用來連接其他網絡設備。使用高可靠、高性能的Matrix芯片是星型堆疊的關鍵。一般的堆疊電纜帶寬都在2G-2.5G之間（雙向），比通用GE略高。高出的部分通常只用于成員管理，所以有效數據帶寬基本與GE類似。但由于涉及到專用總線技術，電纜長度一般不能超過2m，所以，星型堆疊模式下，所有的交換機需要局限在一個機架之內。

可見，傳統的堆疊技術是一種集中管理的端口擴展技術，不能提供拓撲管理，沒有國際標準，且兼容性較差。但是，在需要大量端口的單節點LAN，星型堆疊可以提供比較優秀的轉發性能和方便的管理特性。級連是組建網絡的基礎，可以靈活利用各種拓撲、冗余技術，在層次太多的時候，需要進行精心的設計。對于級連層次很少的網絡，級連方式可以提供最優性能。例如，在需要擴展為兩倍端口的網點，使用星型堆疊邊緣之間需要交換三次，級連模式和菊花鏈式堆疊需要交換兩次，星型堆疊模式需要更大的投資，菊花鏈式堆疊模式需要占用更多的高速端口，普通級連成為最經濟和高效的組建方式。另外，還可以利用從前已有的交換設備，不需重復投資，但是，這兩臺設備需單獨管理（見圖五）。

傳統的堆疊技術應用往往受限于地理位置的限制，往往需要放置在同一個機架，在高密度端口應用時，會給布線帶來困難。所以各大廠商紛紛積極尋求支持分布式堆疊技術。目前，華為公司Quidway S系列以太網交換機產品、Cisco系列以太網交換產品均提供集群管理模式。Quidway S系列以太網交換機采用華為統一的ＶＲＰ操作系統和統一的iManager網管系統。該網管系統支持中文界面，采用標準協議和開放技術，全面兼容主流網管平臺。Quidway S系列以太網交換機在華為二層交換全線速、三層交換全線速、業務交換全線速和QoS服務全線速“四個全線速”的設計思想指導下，充分利用產品開發的后發優勢，在產品的系統設計、擴展能力以及提供豐富的業務特性方面滿足寬帶城域網絡和企業網絡的需求，能為客戶提供更加高效、安全、易于擴展的客戶化解決方案。

堆疊式交換機是一種類型的交換機。根據設計，這種交換機可以一臺疊放在另一臺的上面。這種交換機與機架式交換機不同，可以放置在網絡機柜中，也可以單獨擺放。堆疊式交換機的功能根據廠商和平臺的不同而有所不同。許多堆疊式交換機不支持服務質量（QoS）、多播和虛擬局域網治理等高級功能。PureData和DLink這兩家公司生產的堆疊式交換機支持某種形式的服務質量規則。對于你需要的功能，請參閱廠商的技術支持說明。

對于訪問層（Access layer）交換技術來說，要選擇支持虛擬局域網、安全傳輸協議（STP）和IGMP（互聯網組播協議）的交換機。支持服務質量在這種情況下是附加的好處，不必刻意追求。我強烈建議在你的交換機的集合點應用QoS。這是服務質量功能、時序安排和隊列最需要的地方。

補充知識：

交換機堆疊是通過廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺交換機的"UP"堆疊端口直接連接到另一臺交換機的"DOWN"堆疊端口。以實現單臺交換機端口數的擴充。一般交換機能夠堆疊4～9臺。

為了使交換機滿足大型網絡對端口的數量要求，一般在較大型網絡中都采用交換機的堆疊方式來解決。要注重的是只有可堆疊交換機才具備這種端口，所謂可堆疊交換機，就是指一個交換機中一般同時具有"UP"和"DOWN"堆疊端口。當多個交換機連接在一起時，其作用就像一個模塊化交換機一樣，堆疊在一起交換機可以當作一個單元設備來進行治理。一般情況下，當有多個交換機堆疊時，其中存在一個可治理交換機，利用可治理交換機可對此可堆疊式交換機中的其他“獨立型交換機”進行治理。可堆疊式交換機可非常方便地實現對網絡的擴充，是新建網絡時最為理想的選擇。

堆疊中的所有交換機可視為一個整體的交換機來進行治理，也就是說，堆疊中所有的交換機從拓撲結構上可視為一個交換機。堆棧在一起的交換機可以當作一臺交換機來統一治理。交換機堆疊技術采用了專門的治理模塊和堆棧連接電纜，這樣做的好處是，一方面增加了用戶端口，能夠在交換機之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個實際使用的用戶帶寬就有可能更寬（只有在并不是所有端口都在使用情況下）。另一方面多個交換機能夠作為一個大的交換機，便于統一治理。